WO2017016867A1 - Schwingungsdämpfer für ein kraftfahrzeug - Google Patents

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Klaus Schmidt
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Thyssenkrupp Bilstein Gmbh
Thyssenkrupp Ag
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    • F16K31/0644—One-way valve

Definitions

  • the present invention relates to a vibration damper for a motor vehicle. STATE OF THE ART
  • a vibration damper comprising a damper tube filled with damping fluid, a piston rod which can be retracted and extended in the damper rod, a working piston attached to the piston rod, which divides the interior of the damper tube into a piston rod-side working space and a piston rod-distant working space, and a first and a second damping valve, each separately adjustable damping force.
  • the first damping valve is flowed through during a retraction movement and the second damping valve is traversed by the damping fluid during an extension movement of the piston rod.
  • the damping force of the two damping valves is set by a separate electrically controllable drive device.
  • Each damping valve comprises a valve body, which is movable on the basis of the drive means between a closed position and an open position. The valve bodies are each acted upon by a return means in a closed position.
  • NC valves normally closed valves
  • NO valves normally open valves
  • NO valves are acted upon by return means in their open position and therefore require less energy than NC valves during normal operation
  • these NO valves are not suitable because in the de-energized state, the damping fluid can flow largely unhindered through the valve and therefore a soft identifier is generated.
  • a vibration damper according to the preamble of claim 1, which is characterized in that a first of the return means is arranged such that it acts on a first of the valve body in its open position, and a second of the return means such is arranged, that this acts on a second of the valve body in its closed position.
  • Another object of the invention is a method for operating a vibration damper for a motor vehicle, comprising vibration damper:
  • a piston attached to the piston working piston, which divides an interior of the damper tube into a first working space and a second working space,
  • a first and a second damping valve each with adjustable damping force.
  • the first damping valve is flowed through during a retraction movement and the second damping valve is traversed by the damping fluid during an extension movement of the piston rod.
  • Each damping valve comprises a valve body which is moved in a defined manner between a closed position and an open position, whereby a flow cross-section of the respective damping valve is targeted.
  • the method comprises the following method steps: targeted adjustment of the position of each valve body by a separate, controllable drive device, acting on the valve body in each case by a return means against the force of the drive device.
  • a first of the return means acts on a first of the valve body in its open position, and a second of the return means acts on a second valve body in its closed position.
  • the essence of the invention now lies in forming one of the damping valves as NC valve and the other as NO valve. It has been found that it is sufficient for the emergency running properties, if only in one of the train or the pressure level, a hard identifier is generated.
  • the vertical vehicle movement can be so sufficiently attenuated sufficiently hard in accordance with hard identification in one of the stages that can be dispensed with a hard identifier in the other stage.
  • the energy-saving NO valve can now be used, whereby the damping valve is designed to be energy-saving overall.
  • the damping valves are designed in particular as electromagnetically operable, continuously adjustable control valves.
  • the invention is particularly applicable to such vibration dampers in which said damping valves main damping valves.
  • the main damping valve may be arranged in the piston, in particular in Einrohrdämpfern, or may be part of a backpack valve.
  • Such main damping valves are arranged in particular in the main volume flow, as provided for example in the present embodiment. Since the main volume flow in most operating states is significantly greater than, for example, a volume flow with which only a pilot pressure is set, such valves consume comparatively much energy. Therefore, the need for energy jump is particularly high in such vibration dampers.
  • the main volume flow is a flow of damping fluid through the main damping valve, which, due to the movement of the piston, flows from one working space into the other working space and, in particular, in the Operating state with at high piston velocity makes up the proportionately largest proportion of the flowing fluid. In contrast, a volume flow through a pilot valve does not fall under the designation main volume flow.
  • the two end positions of the damping valve are designated, wherein a flow cross-section through the damping valve in the open position is greater than in the closed position.
  • absolute tightness in the closed position is not required.
  • FIG. 1 shows an axial section through a vibration damper according to the invention
  • 2 shows an axial section through a backpack valve of the vibration damper according to FIG. 1.
  • FIG. 1 an inventive vibration damper is shown attached to a damper tube 1 backpack valve 18, which is based largely on the disclosed in DE 10 2008 015 412 A1 vibration damper.
  • a piston rod 2 is held in and out of the damper tube 1.
  • a working piston 3 is fixed, which divides the damper tube interior into a piston rod-side working space 4 and a piston rod remote working space 5.
  • the Rucksachventil 18 has a housing 8, in which two continuously adjustable main damping valves 6, 7 are arranged. About this main damping valves 6, 7, the damping force of the vibration damper for the rebound and the compression stage can be adjusted separately and independently.
  • the main damping valves 6, 7 and the further construction of the backpack valve are indicated in the illustration of Figure 1 only by way of example.
  • FIG. 2 discloses the details of the backpack valve 18 according to the invention.
  • the supply of the damping fluid to the main damping valves 6, 7 takes place during a retraction movement of the piston rod via a first flow supply line 30 and during an extension movement of the piston rod via a second flow supply line 31st
  • the flow supply lines 30, 31 are formed by an inserted into the damper tube 1 separating tube 32 and are sealed by a sealing member 33 against each other.
  • Fig. 2 shows an axial section of the backpack valve 18 according to the invention of the vibration damper of Figure 1, in which the housing 8 is cylindrical.
  • the housing 8 has two connection bores 11, 12, via which in each case a hydraulic space 9, 10 of the backpack valve 18 is connected to one of the two working spaces 4, 5.
  • a partition wall 13 is provided, which separates the two hydraulic chambers 9, 10 from each other.
  • the two main damping valves 6, 7 are arranged.
  • the first main damping valve 6 is arranged in the illustration of Figure 2 above the partition wall 13, while the second main damping valve 7 is arranged in the illustration of Figure 2 below the partition wall 13.
  • the first and second main damping valve 6, 7 each comprise a first and second valve body 14, 15, which cooperates with a cylindrical part of a flow-through deflecting element 36.
  • one or more throttle openings are provided, which can either be completely closed, partially covered or completely released by the hollow cylindrical part of the valve body 14, depending on which axial position of the associated valve body 14, 15th occupies.
  • For each valve body 14, 15 each between an open position in which it releases the throttle openings, and a closed position in which it closes the throttle openings, infinitely displaceable.
  • the respective main damping valve 6, 7 for the damping fluid can not be flowed through.
  • the damping force of the vibration damper must be generated via the damping force generating means of the working piston 3.
  • the throttle openings are completely or partially released from the valve body 14, 15, a damping force is generated when flowing through the throttle openings. The smaller the flow cross-section of the throttle openings, the greater the damping force generated.
  • a separate electromagnetic drive device 19 is provided for each of the valve bodies 14, 15, which in a manner known per se can continuously adjust an armature 37 of the respective valve body 14, 15 over a predetermined adjustment path. In this way, any desired flow cross section of the throttle openings and thus any desired damping force can be adjusted.
  • the backpack valve 18 operates as follows: During a retraction movement of the piston rod 2 (pressure stage), that is, when immersing the piston rod 2 in the damper tube 1, the working piston 3 presses damping fluid from the piston rod remote working chamber 5 via the bore 1 1 in the first hydraulic chamber 9. From this first hydraulic chamber 9 flows The damping fluid is supplied to a passive damping element 16 of the first main damping valve 6 via the first channel 17, which generates a damping force dependent on the flow velocity of the damping fluid and also acts as a one-way valve. Via the passive damping element 16, the damping fluid flows into the deflection element 36 of the first main damping valve 6.
  • the flow is deflected radially outwards.
  • the damping fluid flows through the released from the first valve body 14 flow cross-section of the throttle openings and enters the second hydraulic chamber 10 a. From the second hydraulic chamber 10, the damping fluid then flows through the second bore 12 in the piston rod side working space 4.
  • the flow openings can not be seen in the illustration of Figure 2, the arrows are intended to indicate the approximate path of the flow in the throttle openings.
  • the partition 13 separates the two hydraulic chambers 9, 10 hydraulically from each other and provides with the channels 17i, 17 2 a correct central flow of the damping valves 6, 7 sure.
  • the two valve bodies 14, 15 are each acted upon by a first or second return spring 34, 35, which counteracts the respective drive device 19.
  • the first return spring 34 is arranged such that it acts on the first valve body 14 in its open position.
  • the first damping valve 6 associated drive device 19-i counteracts this first return spring 34 and acted upon depending on the control of the first valve body 14 in its closed position.
  • the first main damping valve is consequently an NO valve, which is closed in the de-energized state (normally open NO).
  • the second return spring 35 is arranged such that it acts on the second valve body 15 in its closed position.
  • the second damper valve 7 associated drive device 19 2 counteracts this second return spring 35 and acted upon depending on the control of the second valve body 15 in its open position.
  • the second main damping valve 7 is consequently a valve which is closed in the de-energized state (normally closed NC).
  • the NC valve is assigned to the rebound stage. Since the characteristics of the rebound usually have larger spreads, can here set a hard curve for the emergency case and thus dampen the vehicle significantly harder only by the hard curve in the rebound.
  • a correspondingly reversed configuration namely that the second return spring 35 is arranged to act on the second valve body 15 in its open position or that the first return spring 34 is arranged to act on the first valve body 14 in its closed position, however, is still possible.
  • the invention is also applicable to controllable damping valves which are arranged in the piston.
  • the invention is also applicable to damping valves, which are not main damping valves and consequently are not arranged in a main volume flow of the damping fluid.
  • the invention can also be applied to damping valves, with which a pilot pressure is set separately for the tensile and compressive stage, comparable to a vibration damper, as described in German Patent Application 10 2013 1 14 169.2 A1, but with the proviso that two separate controllable valve body (one is provided there with the reference numeral 32) are provided for the pressure and the rebound stage.
  • the main volume flow is there by the main damping valves (see there the reference numerals 13, 23) and the fluid passages (see there the reference numerals 12, 22) passed.

Abstract

Schwingungsdämpfer für ein Kraftfahrzeug, umfassend - ein zumindest teilweise mit Dämpfungsflüssigkeit gefülltes Dämpferrohr (1), - eine in dem Dämpferrohr (1) ein- und ausfahrbare Kolbenstange (2), - ein an der Kolbenstange (2) befestigter Arbeitskolben (3), der einen Innenraum des Dämpferrohres (1) in einen ersten Arbeitraum (4) und einen zweiten Arbeitsraum (5) unterteilt, - mit einem ersten und einem zweiten Dämpfungsventil (6, 7) mit jeweils einstellbarer Dämpfkraft, wobei das erste Dämpfungsventil (6) bei einer Einfahrbewegung und das zweite Dämpfungsventil (7) bei einer Ausfahrbewegung der Kolbenstange (2) von der Dämpfungsflüssigkeit durchströmt wird, wobei jedes Dämpfungsventil (6, 7) einen Ventilkörper (14, 15) umfasst, welcher definiert zwischen einer geschlossenen Stellung und einer geöffneten Stellung bewegbar ist, wodurch ein Durchflussquerschnitt des jeweiligen Dämpfungsventils (6, 7) gezielt einstellbar ist, wobei die Stellung jedes Ventilkörpers (14, 15) durch eine separate, ansteuerbare Antriebseinrichtung (19) gezielt einstellbar ist, wobei die Ventilkörper (14, 15) jeweils durch ein Rückstellmittel (34, 35) entgegen der Stellkraft der Antriebseinrichtung (19) beaufschlagt werden, wobei ein erstes der Rückstellmittel (34) derart angeordnet ist, dass es einen ersten der Ventilkörper (14) in dessen geöffnete Stellung beaufschlagt, und wobei ein zweites der Rückstellmittel (35) derart angeordnet ist, dass es einen zweiten Ventilkörper (15) in dessen geschlossene Stellung beaufschlagt.

Description

Schwingungsdämpfer für ein Kraftfahrzeug
B e s c h r e i b u n g
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Schwingungsdämpfer für ein Kraftfahrzeug. STAND DER TECHNIK
Aus der DE 10 2008 015 412 ist ein solcher Schwingungsdämpfer bekannt. Dieser umfasst ein mit Dämpfungsflüssigkeit gefülltes Dämpferrohr, eine in dem Dämpferrohr ein- und ausfahrbare Kolbenstange, einen an der Kolbenstange befestigten Arbeitskolben, welcher den Innenraum des Dämpferrohrs in einen kolbenstangenseitigen Arbeitraum und einen kolbenstangenfernen Arbeitsraum aufteilt, und ein erstes und ein zweites Dämpfungsventil mit jeweils separat einstellbarerer Dämpfkraft. Das erste Dämpfungsventil wird bei einer Einfahrbewegung und das zweite Dämpfungsventil wird bei einer Ausfahrbewegung der Kolbenstange von der Dämpfungsflüssigkeit durchströmt. Die Dämpfkraft der beiden Dämpfungsventile wird durch jeweils eine separate elektrisch ansteuerbare Antriebseinrichtung eingestellt. Jedes Dämpfungsventil umfasst einen Ventilkörper, welcher anhand der Antriebseinrichtung zwischen einer geschlossenen Stellung und einer geöffneten Stellung definiert bewegbar ist. Die Ventilkörper werden jeweils durch ein Rückstellmittel in eine geschlossene Stellung beaufschlagt.
In einem stromlosen Zustand befindet sich der Ventilkörper der beiden Dämpfungsventile aufgrund der Beaufschlagung durch die Rückstellmittel in einer geschlossenen Stellung; es handelt sich bei den Dämpfungsventilen folglich um sogenannte „normally closed"- Ventile (NC-Ventile). Mit solchen Ventilen lassen sich zwar grundsätzlich gute Notlaufeigenschaiften einstellen (Fail-Safe-Verhalten). Da allerdings ständig Energie aufgewendet werden muss, um zumindest eine Teilöffnung des Ventils zu erreichen, weisen solche NC-Ventile einen hohen Energieverbrauch auf. Zwar könnten anstelle der NC-Ventile sogenannte„normally open"-Ventile (NO-Ventile) verwendet werden. Solche NO-Ventile werden durch Rückstellmittel in deren geöffnete Stellung beaufschlagt und benötigen daher im Normalbetrieb weniger Energie als NC- Ventile. Zur Einstellung von Notlaufeigenschaften eignen sich diese NO-Ventile aber nicht, da im stromlosen Zustand die Dämpfungsflüssigkeit weitgehend ungehindert durch das Ventil fließen kann und daher eine weiche Kennung erzeugt wird.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
Es ist folglich Aufgabe der vorliegenden Erfindung, den Energieverbrauch eines gattungsgemäßen Schwingungsdämpfers zu reduzieren, zugleich aber sicherzustellen, dass der Schwingungsdämpfer über ausreichende Notlaufeigenschaften verfügt.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird gelöst durch einen Schwingungsdämpfer gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 , der dadurch gekennzeichnet ist, dass ein erstes der Rückstellmittel derart angeordnet ist, dass dieses einen ersten der Ventilkörper in dessen geöffnete Stellung beaufschlagt, und ein zweites der Rückstellmittel derart angeordnet ist, dass dieses einen zweiten der Ventilkörper in dessen geschlossene Stellung beaufschlagt. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zum Betreiben eines Schwingungsdämpfers für ein Kraftfahrzeug, der Schwingungsdämpfer umfasst:
- ein zumindest teilweise mit Dämpfungsflüssigkeit gefülltes Dämpferrohr,
- eine in dem Dämpferrohr ein- und ausfahrbare Kolbenstange,
- ein an der Kolbenstange befestigter Arbeitskolben, der einen Innenraum des Dämpferrohres in einen ersten Arbeitsraum und einen zweiten Arbeitsraum unterteilt,
- ein erstes und ein zweites Dämpfungsventil mit jeweils einstellbarer Dämpfkraft.
Das erste Dämpfungsventil wird bei einer Einfahrbewegung und das zweite Dämpfungsventil wird bei einer Ausfahrbewegung der Kolbenstange von der Dämpfungsflüssigkeit durchströmt. Jedes Dämpfungsventil umfasst einen Ventilkörper umfasst, welcher definiert zwischen einer geschlossenen Stellung und einer geöffneten Stellung bewegt wird, wodurch ein Durchflussquerschnitt des jeweiligen Dämpfungsventils gezielt eingestellt wird. Das Verfahren umfasst die folgenden Verfahrensschritte: gezieltes Einstellen der Stellung jedes Ventilkörpers durch eine separate, ansteuerbare Antriebseinrichtung, Beaufschlagen der Ventilkörper jeweils durch ein Rückstellmittel entgegen der Stellkraft der Antriebseinrichtung. Ein erstes der Rückstellmittel beaufschlagt einen ersten der Ventilkörper in dessen geöffnete Stellung, und ein zweites der Rückstellmittel beaufschlagt einen zweiten Ventilkörper in dessen geschlossene Stellung.
Der Kern der Erfindung liegt nun drin, eines der Dämpfungsventile als NC-Ventil und das andere als NO-Ventil auszubilden. Es hat sich herausgestellt, dass es für die Notlaufeigenschaften ausreicht, wenn lediglich in einer der Zug- oder der Druckstufe eine harte Kennung erzeugt wird. Die vertikale Fahrzeugsbewegung kann bei entsprechend harter Kennung in einer der Stufen so bereits ausreichend hart gedämpft werden, dass auf eine harte Kennung in der anderen Stufe verzichtet werden kann. Für diese andere Stufe kann nun das energiesparendere NO-Ventil eingesetzt werden, wodurch das Dämpfungsventil insgesamt energiesparender ausgebildet wird.
Die Dämpfungsventile sind insbesondere als elektromagnetisch betätigbare, kontinuierlich verstellbare Stellventile ausgebildet.
Die Erfindung ist insbesondere anwendbar bei solchen Schwingungsdämpfern, bei denen die besagten Dämpfungsventile Hauptdämpfungsventile. Das Hauptdämpfungsventil kann im Kolben angeordnet sein, insbesondere bei Einrohrdämpfern, oder kann Bestandteil eines Rucksackventils sein.
Solche Hauptdämpfungsventile sind insbesondere im Hauptvolumenstrom angeordnet, wie dies beispielsweise im vorliegenden Ausführungsbeispiel vorgesehen ist. Da der Hauptvolumenstrom in den meisten Betriebszuständen deutlich größer ist als beispielsweise ein Volumenstrom, mit dem lediglich ein Vorsteuerdruck eingestellt wird, verbrauchen solche Ventile vergleichsweise viel Energie. Daher ist bei solchen Schwingungsdämpfern das Bedürfnis nach Energieeinsprung besonders hoch. Als Hauptvolumenstrom wird ein Strom von Dämpfungsflüssigkeit durch das Hauptdämpfungsventil bezeichnet, der aufgrund der Kolbenbewegung von einem Arbeitsraum in den anderen Arbeitsraum strömt und dabei insbesondere im Betriebszustand mit bei hoher Kolbengeschwindigkeit den anteilsmäßig größten Anteil des strömenden Fluids ausmacht. Im Gegensatz dazu fällt ein Volumenstrom durch ein Vorsteuerventil nicht unter die Bezeichnung Hauptvolumenstrom.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn das NC-Ventil in dem Dämpfungsventil angeordnet ist, welches in der Zugstufe vom Hauptvolumenstrom durchflössen ist. Denn die Kennungen der Zugstufe weisen in der Regel größere Spreizungen auf als die Kennungen der Druckstufe. Daher lässt sich in der Zugstufe eine härte Kennlinie für den Notlauffall einstellen und damit das Fahrzeug allein durch die harte Kennlinie in der Zugstufe deutlich härter dämpfen.
Unter der geöffneten und der geschlossen Stellung werden die beiden Endstellungen des Dämpfungsventils bezeichnet, wobei ein Durchflussquerschnitt durch das Dämpfungsventil in der geöffneten Stellung größer ist als in der geschlossenen Stellung. Eine absolute Dichtheit in der geschlossenen Stellung ist jedoch nicht erforderlich.
Bei einer Einfahrbewegung der Kolbenstange (Druckstufe), wird die Kolbenstange weiter in das Dämpferrohr eingetaucht, der Arbeitskolben wird dabei in Richtung des kolbenstangenfernen Arbeitsraumes bewegt. Bei einer Ausfahrbewegung der Kolbenstange (Zugstufe), werden Abschnitte der Kolbenstange aus dem Dämpferrohr herausgezogen, der Arbeitskolben wird dabei in Richtung des kolbenstangenseitigen Arbeitsraumes bewegt.
Die bezüglich der Vorrichtung genannten Vorteile und weiteren Ausgestaltungen sind analog auf das Verfahren anwendbar.
BEVORZUGTES AUSFÜHRUNGSBEISPIEL DER ERFINDUNG
Weitere, die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigt:
Fig. 1 einen Axialschnitt durch einen erfindungsgemäßen Schwingungsdämpfer, Fig. 2 einen Axialschnitt durch ein Rucksackventil des Schwingungsdämpfers nach Figur 1 .
In Fig. 1 ist ein erfindungsgemäßer Schwingungsdämpfer mit an einem Dämpferrohr 1 angebrachtem Rucksackventil 18 dargestellt, der weitgehend auf dem in der DE 10 2008 015 412 A1 offenbarten Schwingungsdämpfer basiert. Eine Kolbenstange 2 ist in dem Dämpferrohr 1 ein- und ausfahrbar gehalten. An dem einen Ende der Kolbenstange 2 ist ein Arbeitskolben 3 befestigt, der den Dämpferrohrinnenraum in einen kolbenstangenseitigen Arbeitsraum 4 und einen kolbenstangenfernen Arbeitsraum 5 unterteilt. Das Rucksachventil 18 weist ein Gehäuse 8 auf, in dem zwei kontinuierlich verstellbare Hauptdämpfungsventile 6, 7 angeordnet sind. Über diese Hauptdämpfungsventile 6, 7 kann die Dämpfkraft des Schwingungsdämpfers für die Zugstufe und die Druckstufe getrennt und unabhängig voneinander eingestellt werden. Die Hauptdämpfungsventile 6, 7 sowie der weitere Aufbau des Rucksackventils sind in der Darstellung der Figur 1 nur beispielhaft angedeutet. Die Figur 2 offenbart die erfindungsgemäßen Details des Rucksackventils 18.
Die Zuleitung der Dämpfungsflüssigkeit zu den Hauptdämpfungsventilen 6, 7 erfolgt bei einer Einfahrbewegung der Kolbenstange über eine erste Strömungszuleitung 30 und bei einer Ausfahrbewegung der Kolbenstange über eine zweite Strömungszuleitung 31 . Die Strömungszuleitungen 30, 31 werden durch ein in das Dämpferrohr 1 eingesetztes Trennrohr 32 gebildet und sind über ein Dichtungselement 33 gegeneinander abgedichtet.
Fig. 2 zeigt einen Axialschnitt des erfindungsgemäßen Rucksackventils 18 des Schwingungsdämpfers nach Figur 1 , bei dem das Gehäuse 8 zylindrisch ausgebildet ist. Das Gehäuse 8 weist zwei Anschlussbohrungen 1 1 , 12 auf, über die jeweils ein Hydraulikraum 9, 10 des Rucksackventils 18 mit einem der beiden Arbeitsräume 4, 5 verbunden sind. Zwischen den beiden Hydraulikräumen 9, 10 ist eine Trennwand 13 vorgesehen, welche die beiden Hydraulikräume 9, 10 voneinander separiert. In dem Gehäuse 8 sind die beiden Hauptdämpfungsventile 6, 7 angeordnet. Das erste Hauptdämpfungsventil 6 ist in der Darstellung nach Figur 2 oberhalb der Trennwand 13 angeordnet, während das zweite Hauptdämpfungsventil 7 in der Darstellung nach Figur 2 unterhalb der Trennwand 13 angeordnet ist. Das erste und das zweite Hauptdämpfungsventil 6, 7 umfassen jeweils einen ersten bzw. zweiten Ventilkörper 14, 15, welcher mit einem zylindrischen Teil eines durchströmbaren Umlenkelementes 36 zusammenwirkt. In dem Mantel des zylindrischen Teils des Umlenkelementes 36 sind ein oder mehrere Drosselöffnungen vorgesehen, die durch den hohlzylindrischen Teil des Ventilkörpers 14, 15 entweder ganz verschlossen, teilweise überdeckt oder komplett freigegeben werden können, je nachdem, welche axiale Position der zugehörige Ventilkörper 14, 15 einnimmt. Dafür ist jeder Ventilkörper 14, 15 jeweils zwischen einer geöffneten Stellung, in welcher dieser die Drosselöffnungen freigibt, und einer geschlossenen Stellung, in welcher dieser die Drosselöffnungen verschließt, stufenlos verschiebbar.
Werden die Drosselöffnungen durch den Ventilkörper 14, 15 vollständig verschlossen, so ist das jeweilige Hauptdämpfungsventil 6, 7 für die Dämpfungsflüssigkeit nicht durchströmbar. In diesem Fall muss die Dämpfkraft des Schwingungsdämpfers über die Dämpfkrafterzeugungseinrichtungen des Arbeitskolbens 3 erzeugt werden. Werden die Drosselöffnungen dagegen ganz oder teilweise von dem Ventilkörper 14, 15 freigegeben, so wird beim Durchströmen der Drosselöffnungen eine Dämpfkraft erzeugt. Je geringer der Durchflussquerschnitt der Drosselöffnungen ist, desto größer ist die erzeugte Dämpfkraft.
Um den Ventilkörper 14, 15 axial verschieben zu können ist für jeden der Ventilkörper 14, 15 eine separate elektromagnetische Antriebseinrichtung 19 vorgesehen, die in an sich bekannter Weise einen Anker 37 des jeweiligen Ventilkörpers 14, 15 über einen vorgegebenen Verstellweg kontinuierlich verstellen kann. Auf diese Weise kann jeder gewünschte Durchflussquerschnitt der Drosselöffnungen und damit jede gewünschte Dämpfkraft eingestellt werden.
Das erfindungsgemäße Rucksackventil 18 arbeitet wie folgt: Bei einer Einfahrbewegung der Kolbenstange 2 (Druckstufe), das heißt bei einem Eintauchen der Kolbenstange 2 in das Dämpferrohr 1 , drückt der Arbeitskolben 3 Dämpfungsflüssigkeit aus dem kolbenstangenfernen Arbeitsraum 5 über die Bohrung 1 1 in den ersten Hydraulikraum 9. Von diesem ersten Hydraulikraum 9 strömt die Dämpfungsflüssigkeit durch einen ersten Kanal 17·ι in der Trennwand 13. Über den ersten Kanal 17·ι wird die Dämpfungsflüssigkeit einem passiven Dämpfungselement 16 des ersten Hauptdämpfungsventils 6 zugeleitet, das eine von der Strömungsgeschwindigkeit der Dämpfungsflüssigkeit abhängige Dämpfkraft erzeugt und zudem als Einwegeventil wirkt. Über das passive Dämpfungselement 16 strömt die Dämpfungsflüssigkeit in das Umlenkungselement 36 des ersten Hauptdämpfungsventils 6 ein. In dem zylindrischen Teil des Umlenkungselementes 36, auf dem der hohlzylindrische Teil des ersten Ventilkörpers 14 axial geführt ist, wird die Strömung radial nach außen umgelenkt. Dabei durchströmt die Dämpfungsflüssigkeit den vom ersten Ventilkörper 14 freigegebenen Durchflussquerschnitt der Drosselöffnungen und tritt in den zweiten Hydraulikraum 10 ein. Aus dem zweiten Hydraulikraum 10 strömt die Dämpfungsflüssigkeit dann durch die zweite Bohrung 12 in den kolbenstangenseitigen Arbeitsraum 4. Die Durchflussöffnungen sind in der Darstellung der Figur 2 nicht zu erkennen, die Pfeile sollen den ungefähren Pfad der Strömung im Bereich der Drosselöffnungen andeuten.
Bei einer Ausfahrbewegung der Kolbenstange 2 (Zugstufe) drückt der Arbeitskolben 3 Dämpfungsflüssigkeit aus dem kolbenstangenseitigen Arbeitsraum 4 durch die Bohrung 12 in denen zweiten Hydraulikraum 10. Von diesem zweiten Hydraulikraum 10 strömt die Dämpfungsflüssigkeit durch einen zweiten Kanal 172 der Trennwand 13. Über diesen zweiten Kanal 172 wird die Dämpfungsflüssigkeit einem passiven Dämpfungselement 16 des zweiten Hauptdämpfungsventils 7 zugeleitet, das eine von der Strömungsgeschwindigkeit der Dämpfungsflüssigkeit abhängige Dämpfkraft erzeugt. Über das passive Dämpfungselement 16 strömt die Dämpfungsflüssigkeit in das Umlenkungselement 36 des zweiten Hauptdämpfungsventils 6 ein. In dem zylindrischen Teil des Umlenkungselements 36, auf dem der hohlzylindrische Teil des zweiten Ventilkörpers 15 axial geführt ist, wird die Strömung radial nach außen umgelenkt. Dabei durchströmt die Dämpfungsflüssigkeit den vom zweiten Ventilkörper 15 freigegebenen Durchflussquerschnitt der Drosselöffnungen und tritt in den ersten Hydraulikraum 9 ein. Aus dem ersten Hydraulikraum 9 strömt die Dämpfungsflüssigkeit dann durch die erste Bohrung 1 1 in den kolbenstangenfernen Arbeitsraum 5. Auch hier sollen die Pfeile den ungefähren Pfad der Strömung im Bereich der Drosselöffnungen andeuten.
Die Trennwand 13 trennt die beiden Hydraulikräume 9, 10 hydraulisch voneinander und stellt mit den Kanälen 17i, 172 eine korrekte zentrale Anströmung der Dämpfungsventile 6, 7 sicher.
Die beiden Ventilkörper 14, 15 werden jeweils durch eine erste bzw. zweite Rückstellfeder 34, 35 beaufschlagt, die der jeweiligen Antriebseinrichtung 19 entgegenwirkt. Die erste Rückstellfeder 34 ist derart angeordnet, dass diese den ersten Ventilkörper 14 in dessen geöffnete Stellung beaufschlagt. Die zum ersten Dämpfungsventil 6 zugehörige Antriebseinrichtung 19-i wirkt dieser ersten Rückstellfeder 34 entgegen und beaufschlagt je nach Ansteuerung den ersten Ventilkörper 14 in dessen geschlossene Stellung. Bei dem ersten Hauptdämpfungsventil handelt es sich folglich um ein NO-Ventil, welches im stromlosen Zustand geschlossen ist (normally open NO).
Die zweite Rückstellfeder 35 ist derart angeordnet, dass diese den zweiten Ventilkörper 15 in dessen geschlossene Stellung beaufschlagt. Die zum zweiten Dämpfungsventil 7 zugehörige Antriebseinrichtung 192 wirkt dieser zweiten Rückstellfeder 35 entgegen und beaufschlagt je nach Ansteuerung den zweiten Ventilkörper 15 in dessen geöffnete Stellung. Bei dem zweiten Hauptdämpfungsventil 7 handelt es sich folglich um ein Ventil, welches im stromlosen Zustand geschlossen ist (normally closed NC).
In dieser Ausgestaltung ist das NC-Ventil der Zugstufe zugeordnet. Da die Kennlinien der Zugstufe in der Regel größere Spreizungen aufweisen, lässt sich hier eine härte Kennlinie für den Notlauffall einstellen und damit das Fahrzeug allein durch die harte Kennlinie in der Zugstufe deutlich härter dämpfen. Eine entsprechend vertauschte Ausgestaltung, nämlich dass die zweite Rückstellfeder 35 derart angeordnet ist, den zweiten Ventilkörper 15 in dessen geöffnete Stellung zu beaufschlagen bzw. dass die erste Rückstellfeder 34 derart angeordnet ist, den ersten Ventilkörper 14 in dessen geschlossene Stellung zu beaufschlagen, ist jedoch dennoch möglich.
Grundsätzlich ist die Erfindung auch anwendbar bei ansteuerbaren Dämpfungsventilen, die im Kolben angeordnet sind.
Die Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausführung nicht auf das vorstehend angegebene bevorzugte Ausführungsbeispiel. Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten denkbar, welche von der dargestellten Lösung auch bei grundsätzlich anders gearteten Ausführungen Gebrauch macht. Sämtliche aus den Ansprüchen, der Beschreibung oder den Zeichnungen hervorgehenden Merkmale und/oder Vorteile, einschließlich konstruktiver Einzelheiten oder räumlicher Anordnungen, können sowohl für sich als auch in den verschiedensten Kombinationen erfindungswesentlich sein.
Grundsätzlich ist die Erfindung auch anwendbar bei Dämpfungsventilen, welche keine Hauptdämpfungsventile sind und folglich nicht in einem Hauptvolumenstrom der Dämpfungsflüssigkeit angeordnet sind. So kann die Erfindung auch angewendet werden bei Dämpfungsventilen, mit denen ein Vorsteuerdruck separat für die Zug- und Druckstufe eingestellt wird, vergleichbar mit einem Schwingungsdämpfer, wie es in der deutschen Patentanmeldung 10 2013 1 14 169.2 A1 beschrieben ist, allerdings mit der Maßgabe, dass zwei für die Druck- und die Zugstufe separate ansteuerbare Ventilkörper (eines ist dort mit dem Bezugszeichen 32 versehen) vorgesehen sind. Der Hauptvolumenstrom hingegen wird dort durch die Hauptdämpfungsventile (siehe dort die Bezugszeichen 13, 23) und die Fluiddurchführungen (siehe dort die Bezugszeichen 12, 22) geleitet. Bez u g s ze i c h e n l i s te Dämpferrohr
Kolbenstange
Arbeitskolben
kolbenstangenseitiger Arbeitsraum
kolbenstangenferner Arbeitsraum
erstes Dämpfungsventil
zweites Dämpfungsventil
Gehäuse des Rucksackventils
erster Hydraulikraum
zweiter Hydraulikraum
Anschlussbohrung
Anschlussbohrung
Trennwand
erster Ventilkörper
zweiter Ventilkörper
passives Dämpfungselement
Kanal
Rucksackventil
elektromechanische Antriebseinrichtung
Ventilgehäuse
erste Strömungszuleitung
zweite Strömungszuleitung
Trennrohr
Dichtungselement
erstes Rückstellmittel
zweites Rückstellmittel
durchströmbares Umlenkelement
Anker

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e Schwingungsdämpfer für ein Kraftfahrzeug, umfassend
ein zumindest teilweise mit Dämpfungsflüssigkeit gefülltes Dämpferrohr
(1 ).
eine in dem Dämpferrohr (1 ) ein- und ausfahrbare Kolbenstange (2), ein an der Kolbenstange (2) befestigter Arbeitskolben (3), der einen Innenraum des Dämpferrohres (1 ) in einen ersten Arbeitraum (4) und einen zweiten Arbeitsraum (5) unterteilt,
mit einem ersten und einem zweiten Dämpfungsventil (6, 7) mit jeweils einstellbarer Dämpfkraft,
wobei das erste Dämpfungsventil (6) bei einer Einfahrbewegung und das zweite Dämpfungsventil (7) bei einer Ausfahrbewegung der Kolbenstange (2) von der Dämpfungsflüssigkeit durchströmt wird,
wobei jedes Dämpfungsventil (6, 7) einen Ventilkörper (14, 15) umfasst, welcher definiert zwischen einer geschlossenen Stellung und einer geöffneten Stellung bewegbar ist, wodurch ein Durchflussquerschnitt des jeweiligen Dämpfungsventils (6, 7) gezielt einstellbar ist,
wobei die Stellung jedes Ventilkörpers (14, 15) durch eine separate, ansteuerbare Antriebseinrichtung (19) gezielt einstellbar ist,
wobei die Ventilkörper (14, 15) jeweils durch ein Rückstellmittel (34, 35) entgegen der Stellkraft der Antriebseinrichtung (19) beaufschlagt werden, dadurch gekennzeichnet,
dass ein erstes der Rückstellmittel (34) derart angeordnet ist, dass es einen ersten der Ventilkörper (14) in dessen geöffnete Stellung beaufschlagt, und dass ein zweites der Rückstellmittel (35) derart angeordnet ist, dass es einen zweiten Ventilkörper (15) in dessen geschlossene Stellung beaufschlagt.
2. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Dämpfungsventile (6, 7) als elektromagnetisch betätigbare, kontinuierlich verstellbare Stellventile ausgebildet sind.
3. Schwingungsdämpfer nach einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die zwei Dämpfungsventile (6, 7) Hauptdämpfungsventile sind und insbesondere unmittelbar in einem Hauptvolumenstrom des Schwingungsdämpfers angeordnet sind.
4. Schwingungsdämpfer nach einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass das zweite Rückstellmittel (35), welches einen zweiten der Ventilkörper (15) in dessen geschlossene Stellung beaufschlagt, demjenigen Dämpfungsventil (7) zugeordnet ist, welches in der Zugstufe von der Dämpfungsflüssigkeit durchflössen wird.
5. Schwingungsdämpfer nach einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass das erste Rückstellmittel (34), welches einen ersten der Ventilkörper (14) in dessen geschlossene Stellung beaufschlagt, demjenigen Dämpfungsventil (6) zugeordnet ist, welches in der Druckstufe von der Dämpfungsflüssigkeit durchflössen wird.
6. Verfahren zum Betreiben eines Schwingungsdämpfers für ein Kraftfahrzeug, wobei der Schwingungsdämpfer umfasst:
ein zumindest teilweise mit Dämpfungsflüssigkeit gefülltes Dämpferrohr
(1 ).
eine in dem Dämpferrohr (1 ) ein- und ausfahrbare Kolbenstange (2), ein an der Kolbenstange (2) befestigter Arbeitskolben (3), der einen Innenraum des Dämpferrohres (1 ) in einen ersten Arbeitsraum (4) und einen zweiten Arbeitsraum (5) unterteilt,
ein erstes und ein zweites Dämpfungsventil (6, 7) mit jeweils einstellbarer Dämpfkraft,
wobei das erste Dämpfungsventil (6) bei einer Einfahrbewegung und das zweite Dämpfungsventil (7) bei einer Ausfahrbewegung der Kolbenstange (2) von der Dämpfungsflüssigkeit durchströmt wird,
wobei jedes Dämpfungsventil (6) einen Ventilkörper (14, 15) umfasst, welcher definiert zwischen einer geschlossenen Stellung und einer geöffneten Stellung bewegt wird, wodurch ein Durchflussquerschnitt des jeweiligen
Dämpfungsventils (6) gezielt eingestellt wird,
das Verfahren umfasst die folgenden Verfahrensschritte:
gezieltes Einstellen der Stellung jedes Ventilkörpers (14, 15) durch eine separate, ansteuerbare Antriebseinrichtung (19),
Beaufschlagen der Ventilkörper (14, 15) jeweils durch ein Rückstellmittel (34, 35) entgegen der Stellkraft der Antriebseinrichtung (19),
dadurch gekennzeichnet,
dass ein erstes der Rückstellmittel (34) einen ersten der Ventilkörper (14) in dessen geöffnete Stellung beaufschlagt, und
dass ein zweites der Rückstellmittel (35) einen zweiten Ventilkörper (15) in dessen geschlossene Stellung beaufschlagt.
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